JP6429050B2 - 露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施形態を図1〜図31に基づいて説明する。
ΔL2=ΔYo×(1+cosθ)+ΔZo×sinθ …(2)
従って、式(1)、(2)からΔZo及びΔYoは次式(3)、(4)で求められる。
ΔYo=(ΔL1+ΔL2)/{2(1+cosθ)} …(4)
Δθy≒(ΔZoL−ΔZoR)/D …(6)
従って、主制御装置20は、上記式(3)〜式(6)を用いることで、Z干渉計43A、43Bの計測結果に基づいて、ウエハステージWSTの4自由度の変位ΔZo、ΔYo、Δθz、Δθyを算出することができる。
+2KΔZ(cosθb1+cosθb0−cosθa1−cosθa0)…(7)
ここで、KΔLは、2つの光束LB1,LB2の光路差ΔLに起因する位相差、ΔYは、反射型回折格子RGの+Y方向の変位、ΔZは、反射型回折格子RGの+Z方向の変位、pは回折格子のピッチ、nb,naは上述の各回折光の回折次数である。
その場合、式(7)の右辺第3項の括弧内は零になり、同時にnb=−na(=n)を満たすので、次式(9)が得られる。
上式(9)より、位相差φsymは光の波長に依存しないことがわかる。
Δx=g(z,θy,θz)=θy(z−c)+θz(z−d) ……(11)
上式(10)において、aは、図12のグラフの、各直線が交わる点のZ座標であり、bは、Yエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図12と同様のグラフの、各直線が交わる点のZ座標である。また、上式(11)において、cは、Xエンコーダの補正情報の取得のためにローリング量を変化させた場合の図12と同様のグラフの、各直線が交わる点のZ座標であり、dは、Xエンコーダの補正情報の取得のためにヨーイング量を変化させた場合の図12と同様のグラフの、各直線が交わる点のZ座標である。
次に、本発明の第2の実施形態を、図32〜図34に基づいて説明する。この第2の実施形態は、スケールの格子ピッチの補正情報及び格子線の曲がりの補正情報を取得する際の動作が前述の第1の実施形態と異なるのみで、装置の構成及びその他の動作等は第1の実施形態と同様である。従って、以下では、かかる相違点について説明を行うものとする。
Claims (37)
- 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光装置であって、
前記投影光学系を支持するフレーム部材と、
前記投影光学系の上方に配置される、前記照明光で照明されるマスクを保持する第1ステージと、前記第1ステージを駆動する第1モータを有する第1駆動系と、有し、少なくとも前記投影光学系の光軸と直交する所定面内の第1方向に関して前記第1ステージを移動するマスクステージシステムと、
前記第1ステージの位置情報を計測する計測装置と、
前記投影光学系の下方に配置される、前記基板を保持する第2ステージと、前記第2ステージを駆動する第2モータを有する第2駆動系と、を有し、少なくとも前記所定面内で互いに直交する前記第1方向および第2方向に関して前記第2ステージを移動する基板ステージシステムと、
前記第2ステージに格子部とヘッドとの一方が設けられ、前記格子部と前記ヘッドとの他方が前記第2ステージと対向するように前記フレーム部材に設けられ、前記格子部と対向する複数の前記ヘッドによって、前記第2ステージの位置情報を計測するエンコーダシステムと、
前記基板の露光動作において、前記第1方向を走査方向として前記照明光に対して前記マスクと前記基板をそれぞれ相対移動する走査露光が行われ、かつ前記所定面内での位置の変化を伴う前記第2ステージの移動によって、前記計測に用いられる前記格子部と対向する前記複数のヘッドの1つが別のヘッドに切り換えられるとともに、前記格子部に起因して生じる前記第2ステージの前記所定面内の各位置での前記エンコーダシステムの計測誤差が補償されるように、前記計測誤差を補償するための補正情報と、前記計測装置および前記エンコーダシステムの計測情報と、に基づいて前記第1、第2駆動系を制御する制御装置と、を備え、
前記格子部は、前記所定面と平行な方向に関して周期的な反射型格子を有する露光装置。 - 請求項1に記載の露光装置において、
前記格子部は、それぞれ前記所定面と実質的に平行に配置される、前記反射型格子を有する4つのスケール部材を有し、
前記露光動作において、前記4つのスケール部材の少なくとも3つとそれぞれ対向する少なくとも3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項2に記載の露光装置において、
前記第2ステージの移動によって、前記少なくとも3つのヘッドの1つが別のヘッドに切り換えられ、
前記切換後、前記少なくとも3つのヘッドのうち前記1つのヘッドを除く残りのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む少なくとも3つのヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光装置。 - 請求項2又は3に記載の露光装置において、
前記4つのスケール部材の4つ又は3つと対向する4つ又は3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測されるとともに、前記第2ステージの移動によって、前記位置情報の計測に用いられるヘッドが前記4つのヘッドと前記3つのヘッドとの一方から他方に変更される露光装置。 - 請求項2〜4のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第2ステージの移動によって、前記4つのスケール部材と前記複数のヘッドとの関係が第1状態と第2状態との一方から他方に変化し、
前記第1状態において、前記4つのスケール部材がそれぞれ前記複数のヘッドの4つと対向し、
前記第2状態において、前記4つのスケール部材のうち1つのスケール部材を除く3つのスケール部材がそれぞれ前記複数のヘッドの3つと対向する露光装置。 - 請求項5に記載の露光装置において、
前記4つのスケール部材のうち、前記第2状態において前記ヘッドと対向しない前記1つのスケール部材は、前記第2ステージの移動によって変更される露光装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第2ステージは前記ヘッドを有し、前記格子部の下方で移動される露光装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記格子部の変形、平坦性、および形成誤差の少なくとも1つに起因して生じる前記計測誤差を補償する露光装置。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記投影光学系の複数の光学素子のうち最も像面側に配置されるレンズを囲むように設けられるとともに、前記基板が対向して配置される下面を有し、前記レンズの下に液体で局所的に液浸領域を形成するノズル部材を、さらに備え、
前記露光動作において、前記第2ステージによって前記基板が前記ノズル部材の下面と対向して配置されるとともに、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記照明光で前記基板が露光される露光装置。 - 請求項9に記載の露光装置において、
前記格子部と前記ヘッドとの他方は、前記投影光学系に対して前記ノズル部材の外側に配置されるように前記フレーム部材に吊り下げ支持される露光装置。 - 請求項9又は10に記載の露光装置において、
前記第2ステージは、前記基板を保持するホルダを有し、前記ホルダが配置される、前記第2ステージの上面の凹部内で、前記基板の表面と前記第2ステージの上面とがほぼ同一面となるように前記基板を保持するとともに、前記上面によって、前記凹部内で保持される基板から外れる前記液浸領域の少なくとも一部を維持する露光装置。 - 請求項9〜11のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記ノズル部材の下方で前記第2ステージが配置されるベース部材を、さらに備え、
前記基板ステージシステムは、前記ベース部材上に配置される第3ステージを有し、前記第3ステージは、前記エンコーダシステムによって位置情報が計測されるとともに、前記第2駆動系によって移動され、
前記制御装置は、前記露光動作の後、前記投影光学系と対向して配置される前記第2ステージに対して前記第1方向の一側から前記第3ステージが接近するとともに、前記レンズの下に前記液浸領域を実質的に維持しつつ前記第2ステージの代わりに前記第3ステージを前記投影光学系と対向して配置するために、前記接近した第2、第3ステージが前記第1方向に関して前記一側から他側に移動するように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項12に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記露光動作において前記基板の複数の領域のうち前記第1方向の前記他側に位置する領域から、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記走査露光が行われるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項13に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記露光動作において、前記基板の複数の領域のうち前記第2方向に並んで配置される領域に対して前記走査露光と前記第2方向への前記基板の移動を繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われるとともに、前記第2ステージが前記第1方向の前記一側から他側に移動されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項14に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記露光動作において、前記第1方向の前記一側から他側に移動される前記第2ステージに対して前記第1方向の前記一側から前記第3ステージが接近するとともに、前記第2ステージの移動と並行して前記第3ステージが前記第1方向の前記一側から他側に移動されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項11〜15のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第3ステージは基板を保持し、
前記制御装置は、前記第2、第3ステージに保持される基板の露光動作が交互に行われるとともに、前記露光動作に続いて前記接近した第2、第3ステージの移動が行われるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項11〜15のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第3ステージは、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記照明光を検出する少なくとも1つの計測部材を有し、前記少なくとも1つの計測部材によって照度計測、空間像計測、および波面収差計測の少なくとも1つが行われる露光装置。 - 請求項12〜17のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して投影される前記マスク又は前記第1ステージのマーク像を、前記第2ステージの上面に配置されるスリットパターンを介して検出する空間像計測装置を、さらに備え、
前記マーク像の検出動作において前記エンコーダシステムによって前記第2ステージの位置情報が計測され、
前記制御装置は、前記接近した第2、第3ステージの移動に続いて前記マーク像が前記スリットパターン上に投影されるとともに、前記マーク像の検出に続いて前記走査露光が行われるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項18に記載の露光装置において、
前記スリットパターンは、前記第2ステージの上面において前記第1方向の前記一側に配置され、
前記制御装置は、前記マーク像の検出に続いて前記走査露光を行うために、前記第2ステージが前記第1方向の前記一側から他側に移動されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項18又は19に記載の露光装置において、
前記第1方向に関して前記投影光学系から離れて配置されるアライメント系を、さらに備え、
前記制御装置は、前記アライメント系によって前記基板のマーク、および前記第2ステージの上面に配置される基準マークが検出されるように前記第2駆動系を制御し、
前記マークの検出動作において、前記エンコーダシステムによって前記第2ステージの位置情報が計測され、前記露光動作において、前記アライメント系および前記空間像計測装置の検出情報に基づいて、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して投影される前記マスクのパターン像と前記基板とのアライメントが行われる露光装置。 - 請求項20に記載の露光装置において、
前記第1方向に関して前記投影光学系から離れて配置され、前記所定面と直交する第3方向に関する前記基板の位置情報を検出する検出装置を、さらに備え、
前記基板の検出動作において、前記エンコーダシステムによって前記第2ステージの位置情報が計測され、前記露光動作において、前記検出装置および前記空間像計測装置の検出情報に基づいて、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して投影される前記マスクのパターン像と前記基板とのフォーカス・レベリング制御が行われ、
前記アライメント系と前記検出装置とでその検出動作が少なくとも一部並行して行われる露光装置。 - 請求項21に記載の露光装置において、
前記制御装置は、前記フォーカス・レベリング制御で用いられる前記投影光学系のフォーカス情報を取得するために、前記第3方向に関して互いに異なる位置でそれぞれ前記スリットパターンを介して前記マーク像が検出されるように前記第2駆動系を制御する露光装置。 - 請求項1〜22のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記第2ステージの前記所定面内の各位置での前記エンコーダシステムの計測誤差は、前記計測に用いられる前記複数のヘッドが計測時に対向する前記格子部の格子面の平面度及び格子形成誤差の少なくとも一方と、前記格子部の対向するヘッドに対する相対的な傾きとの少なくとも1つに起因して生じる露光装置。 - デバイス製造方法であって、
請求項1〜23のいずれか一項に記載の露光装置を用いてウエハを露光することと、
前記露光されたウエハを現像することと、を含むデバイス製造方法。 - 投影光学系を介して照明光で基板を露光する露光方法であって、
前記投影光学系の上方に配置され、少なくとも前記投影光学系の光軸と直交する所定面内の第1方向に関して移動可能な第1ステージによってマスクを保持することと、
計測装置によって前記第1ステージの位置情報を計測することと、
前記投影光学系の下方に配置され、少なくとも前記所定面内で互いに直交する前記第1方向および第2方向に関して移動可能な第2ステージによって前記基板を保持することと、
前記第2ステージに格子部とヘッドとの一方が設けられ、前記格子部と前記ヘッドとの他方が前記第2ステージと対向するように前記投影光学系を支持するフレーム部材に設けられるエンコーダシステムの、前記格子部と対向する複数の前記ヘッドによって、前記第2ステージの位置情報を計測することと、
前記基板の露光動作において、前記第1方向を走査方向として前記照明光に対して前記マスクと前記基板をそれぞれ相対移動する走査露光が行われ、かつ前記所定面内での位置の変化を伴う前記第2ステージの移動中、前記計測に用いられる前記格子部と対向する前記複数のヘッドの1つが別のヘッドに切り換えられるとともに、前記格子部に起因して生じる前記第2ステージの前記所定面内の各位置での前記エンコーダシステムの計測誤差が補償されるように、前記計測誤差を補償するための補正情報と、前記計測装置および前記エンコーダシステムの計測情報と、に基づいて前記第1、第2ステージの移動を制御することと、を含み、
前記格子部は、前記所定面と平行な方向に関して周期的な反射型格子を有する露光方法。 - 請求項25に記載の露光方法において、
前記格子部は、それぞれ前記所定面と実質的に平行に配置される、前記反射型格子を有する4つのスケール部材を有し、
前記露光動作において、前記4つのスケール部材の少なくとも3つとそれぞれ対向する少なくとも3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項26に記載の露光方法において、
前記第2ステージの移動によって、前記少なくとも3つのヘッドの1つが別のヘッドに切り換えられ、
前記切換後、前記少なくとも3つのヘッドのうち前記1つのヘッドを除く残りのヘッドと、前記別のヘッドと、を含む少なくとも3つのヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測される露光方法。 - 請求項26又は27に記載の露光方法において、
前記4つのスケール部材の4つ又は3つと対向する4つ又は3つの前記ヘッドによって前記第2ステージの位置情報が計測されるとともに、前記第2ステージの移動によって、前記位置情報の計測に用いられるヘッドが前記4つのヘッドと前記3つのヘッドとの一方から他方に変更される露光方法。 - 請求項26〜28のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記第2ステージの移動によって、前記4つのスケール部材と前記複数のヘッドとの関係が第1状態と第2状態との一方から他方に変化し、
前記第1状態において、前記4つのスケール部材がそれぞれ前記複数のヘッドの4つと対向し、
前記第2状態において、前記4つのスケール部材のうち1つのスケール部材を除く3つのスケール部材がそれぞれ前記複数のヘッドの3つと対向する露光方法。 - 請求項25〜29のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記投影光学系の複数の光学素子のうち最も像面側に配置されるレンズを囲むように設けられるとともに、前記基板が対向して配置される下面を有するノズル部材によって、前記レンズの下に前記液体で局所的に液浸領域が形成され、前記基板は、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して露光され、
前記露光動作において、前記第2ステージによって前記基板が前記ノズル部材の下面と対向して配置され、前記投影光学系に対して前記ノズル部材の外側に配置されるように前記フレーム部材に吊り下げ支持される前記格子部と前記ヘッドとの他方の下方で前記第2ステージが移動される露光方法。 - 請求項30に記載の露光方法において、
前記ノズル部材の下方に配置されるベース部材上で前記第2ステージと第3ステージとが移動され、
前記露光動作の後、前記投影光学系と対向して配置される前記第2ステージに対して前記第1方向の一側から前記第3ステージが接近し、前記レンズの下に前記液浸領域を実質的に維持しつつ前記第2ステージの代わりに前記第3ステージを前記投影光学系と対向して配置するために、前記接近した第2、第3ステージが前記第1方向に関して前記一側から他側に移動される露光方法。 - 請求項31に記載の露光方法において、
前記露光動作において、前記基板の複数の領域のうち前記第1方向の前記一側に位置する領域から、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記走査露光が行われるように、前記第2ステージが前記第1方向の前記一側から他側に移動されるとともに、前記基板の複数の領域のうち前記第2方向に並んで配置される領域に対して前記走査露光と前記第2方向への前記基板の移動を繰り返すステップ・アンド・スキャン方式の露光が行われる露光方法。 - 請求項32に記載の露光方法において、
前記露光動作において、前記第1方向の前記一側から他側に移動される前記第2ステージに対して前記第1方向の他側から前記第3ステージが接近するとともに、前記第2ステージの移動と並行して前記第3ステージが前記第1方向の前記一側から他側に移動される露光方法。 - 請求項31〜33のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記第3ステージによって基板が保持され、
前記第2、第3ステージに保持される基板の露光動作が交互に行われるとともに、前記露光動作に続いて前記接近した第2、第3ステージの移動が行われる露光方法。 - 請求項31〜33のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記第3ステージに設けられる、前記投影光学系および前記液浸領域の液体を介して前記照明光を検出する少なくとも1つの計測部材によって、照度計測、空間像計測、および波面収差計測の少なくとも1つが行われる露光方法。 - 請求項25〜35のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記第2ステージの前記所定面内の各位置での前記エンコーダシステムの計測誤差は、前記計測に用いられる前記複数のヘッドが計測時に対向する前記格子部の格子面の平面度及び格子形成誤差の少なくとも一方と、前記格子部の対向するヘッドに対する相対的な傾きとの少なくとも1つに起因して生じる露光方法。 - デバイス製造方法であって、
請求項25〜36のいずれか一項に記載の露光方法を用いてウエハを露光することと、
前記露光されたウエハを現像することと、を含むデバイス製造方法。
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